Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Вопрос использования оперативных рекомендаций при прове­дении ГТИ для совершенствования технологии буровых работ и оптимизации процесса бурения достаточно подробно изложен в работах [79, 81, 82], поэтому здесь целесообразно изложить его в обобщенном виде для горно-геологических и технологических условий Западной Сибири.

Оперативные рекомендации можно разделить на рекоменда­ции по оптимизации режима бурения, отработке долот, поддер­жанию свойств ПЖ, предотвращению аварийных ситуаций.

Рекомендациям по оптимизации режима бурения предше­ствуют операции — контроль технического состояния забой­ного двигателя и приработка долота [96]. Результатом контро­ля технического состояния двигателя являются рекомендации: «Спуск двигателя на забой» — если забойный двигатель на устье скважины легко запускается, устойчиво работает, перепад дав­ления АР соответствует паспортному или превышает паспорт-

Рис. 7.1. Использование данных геолого-технологических исследований для совершенствования технологии, оптимизации и автоматизации буровых работ

ГО 43 5 о 5 * о ГГ) я ■о 3

.■м N § £ о ■а 2 — Ьз *1 IV о

I I I 1=1 > у ^8

<1 тормоз

Й и) Ч О Е

ное значение не более чем на 20%, осевые люфты вала турбо­бура находятся в установленных пределах; «Спуск двигателя на забой возможен» — если двигатель на устье скважины за­пустился, устойчиво работает, перепад давления значительно отличается от паспортного, но в данный момент на буровой не имеется других забойных двигателей; «Запрещается спуск двигателя на забой» — если двигатель на устье скважины не запустился или трудно запустился и после повторных запус­ков неустойчиво работает.

Приработка долота производится при нагрузках на долото 5— 10 тонн в пределах 0,5 ч с плавным углублением забоя скважины. После окончания операции «Приработка долота» производится выбор режима бурения.

Выбор режима бурения после приработки долота необходимо начинать с определения нагрузки на крюке (/„, при которой создается условие Мл > М3 д и происходит остановка забойного двигателя (при соблюдении условия бд а бдлоп). Для этого необ­ходимо плавно увеличить нагрузку на долото до того момента, когда на кривой изменения Ск = Д7) будет отсутствовать выбур — ка. Это свидетельствует о прекращении разрушения долотом забоя скважины. В этот момент в зависимости от типа забойно­го двигателя возможно уменьшение или увеличение давления Р„ =Л0 (рис. 7.2).

Выбор режима бурения после определения величины про­изводится по методу заторможенной лебедки. Сущность его за­ключается в поиске значений веса инструмента, соответствую­щих максимуму функции <Юх1й1, т. е. максимуму механической скорости бурения в уравнений [79]

т/ Ь с! Оа тах “ ’ (7Л) где Ь — длина бурильной колонны;

Еа — модуль упругости материала труб;

Е — эквивалентное сечение тела трубы.

Наибольшая скорость изменения нагрузки на долото (10,/сН соответствует максимуму механической скорости, а диапазон из­менения будет искомой величиной. Результаты поиска эффек­тивной нагрузки удобнее выражать в координатах Кх), Ск(у). Для этого после остановки забойного двигателя (при достижении тор-

мозного значения нагрузки на крюке 0ГЛ) производят приподъем долота от забоя скважины на расстояние не менее 2 м. После этого долото плавно опускается на забой с созданием нагрузки на крюке (7К на 2—3 тс больше, чем (7^, и лебедка затормажива­ется. В результате разрушения долотом забоя скважины проис­ходит изменение величины Ск = /{/) до величины, несколько мень­шей (примерно на 5 тс) нагрузки на крюке от свободно висящей ■на крюке колонны бурильных труб Скк. Из кривой выбурки ск =/(/) определяется область Ск опт, соответствующая области

(Ю

изменения (7К с максимальной скоростью (шах—— что соот-

ш

ветствует максимальной механической скорости Ум) (рис. 7.3). Дальнейшее бурение осуществляется путем изменения 6’к в пре­делах границ области Ск 0П|.

<00 430 ЛбО <90 220 450 Ри I——- ——- ‘ ……. ‘——- —’—- ‘——— * 1 1 кгс/см1 О 5 40 1Г 40 23 30 ?5 40 45 50 _ ——— *————— ——- ——- ——— ■ 5 1——- •—— 1 • вК/Шо Рис. 7.4. Пример поддержания оптимальной осевой нагрузки на датчик

При дальнейшем бурении поиск режима бурения в условиях частого переслаивания пород производится по критерию «мини­мум времени выбурки» в пределах значения (7К, близких к облас­ти <7К0Ш (рис. 7.4).

Вращающий момент на валу забойного двигателя при буре­нии определяется:

(7.2)

ма — Л/уд • Сд + ма,

где Ма — вращающий момент, приложенный к долоту, кгс • м;

Муя — удельный момент, кГс • м/тс;

Сд — осевая нагрузка на долото, тс;

М0 — вращающий момент, необходимый для враще­ния долота в скважине без приложения к нему осевой нагрузки.

»

Необходимым условием объемного разрушения горных пород является создание такого контактного давления Рк со стороны вооружения долота на забой, которое было бы равно или превы­шало твердость горных пород в забойных условиях, т. е. должно соблюдаться условие

(7.3)

^ К

где 5К — площадь контакта долота с породой (зависит от типоразмера долота и его износа, а также от твер­дости породы).

Объемное разрушение горных пород с различной твердостью требует создания различных контактных давлений и, следова­тельно, соответствующей данному типоразмеру долста опреде­ленной для данного типа породы осевой нагрузки на долото.

Увеличение времени выбурки при Ск опт свидетельствует об изменении твердости Рш з пород или Муд, которые в свою оче­редь свидетельствуют о наличии границы перехода из одного пласта в другой либо с большим Мул, либо с большей твердостью пород Рш 3. В зависимости от причины увеличения времени вы­бурки и на основании формул 7.2 и 7.3 возможны два варианта выбора режима бурения.

Наиболее часто увеличение времени выбурки связано с перехо­дом из песчаного в глинистый пласт. Выбор режима бурения в этом случае осуществляется путем уменьшения нагрузки на долото.

Приподъем долота над забоем на 2—3 м и последующее бу­рение с нагрузкой Ск, большей на 2—5 тс предшествующему значению (см. рис. 7.5, а), является наиболее эффективным ва­риантом уменьшения нагрузки и обязательным, если наблю­дается резкое увеличение времени выбурки или прекращение выбурки.

о 5о кю 15о аоо г» Рн, •——- ‘——- ‘——- •———————- ‘——— ‘——- ‘——— *—— * 1 сс/см1 о $• 10 15 40 25 50 35 40 «У 50 „ I, 1 . . . I, . I ьК/тс Рис. 7.5. Выбор оптимального режима бурения на границе «песча­ник—глинистая порода» (долото 215.9 МЗ-ГВ, турбо­бур ЗТСШ-195). Скв. 15721/833, пл. Самотлорская

ЛО 100 «О 200 250 В|, —’—— ‘——— ——— ‘——- ‘——— ‘——— ’——- — "* кгс/см*- « — иг йО 35 30 35 +0 45 30 —*——————————————————————————— ‘ С к, тс Рис. 7.6. Выбор оптимального режима бурення пропластка песчаника повышенной твердости П2 (долото III 215.9 МЗ-ГВ, турбобур ЗТСШ-195 ТЛ). Скв. 15721/833, пл. Самотлорская

Уменьшение нагрузки на долото без приподъема долота над забоем производят при некотором увеличении времени выбурки путем затормаживания лебедки до момента, когда 6’к возрастет на величину 2—5 тс (рис. 7.9 — момент В).

При бурении определенных интервалов разреза скважины уве­личение времени выбурки связано с началом бурения песчаников высокой твердости (как правило, с карбонатным цементом). Согласно формуле 6.3, при увеличении твердости Р,„дли объем­ного разрушения таких пород выбор режима бурения осуществ­ляется путем увеличения осевой нагрузки на долото (для создания необходимого контактного давления Рк). Одна­ко особенности турбинного бурения и сильное влияние на скорость разрушения составляющей дифференциального давления Д-Рдиф приводят к тому, что при определенном износе опоры долота с ростом (?д может произойти остановка забойного двигателя (см. формулу 7.2).

Данные особенности турбинного бурения в зависимости от степени влияния ДРдиф приводят к тому, что разбурива — ние пропластков повышенной твердости производится дву­мя режимами.

Первый режим создается при разбуривании пропластков по­вышенной твердости, залегающих в верхней части разреза (до глубин 1700—1900 м в зависимости от угла наклонно-направлен­ной скважины). Как правило, такие пропластки разбуриваются первым или вторым (после кондуктора) рейсом, когда долото отрабатывает на забое несколько часов. Выбор режима бурения заключается в циклическом ступенчатом увеличении с опреде­ленной подачей нагрузки на долото С., до остановки забойного двигателя и последующим приподъемом долота над забоем для запуска забойного двигателя. «Полуударный» режим бурения та­ких пропластков состоит из повторяющихся циклов до тех пор, пока не будет разбурен твердый пропласток (рис. 7.6). Свиде­тельством разбуривания такого пропластка является резкое умень­шение времени выбурки при меньших (7, (увеличение механиче­ской скорости Ку).

Второй режим создается при разбуривании низкопроницае­мых пропластков высокой твердости, залегающих в нижней части разреза меловых отложений (после глубины 2200—2300 м). На скорость разбуривания этих пропластков сильно влияет АРшф, а также невозможность создания Сю обеспечивающей необходи­мое Рк и остановку забойного двигателя из-за значительных по­терь веса колонны в сильноискривленном стволе скважины. Выбор режима бурения заключается в увеличении до макси­мально возможного значения (7Д и последующем определении Скопт методом заторможенной лебедки. После разбуривания про­пластка высокой твердости, отмечаемого увеличением Уы, не­обходимо провести повторный поиск Су опт методом затормо­женной лебедки.

После разбуривания моментоемких пород или пород с высо­кой твердостью выбор режима бурения определяется в зависи­мости от характера границы перехода: «глинистая порода — пес­чаник» или «песчаник высокой твердости —)песчаник».

На границе «глинистая порода — песчаник» отмечается по­вышение твердости Рш з и соответствующее уменьшение Мую что предопределяет увеличение частоты вращения забойного двигателя и улучшение разрушения долотом забоя с со­ответствующим ростом Км. Выбор режима бурения заклю­чается прежде всего В увеличении Сд путем увеличения величины подачи инструмента в области (7К. опт (рис. 7.5,

б) с одновременным уменьшением времени выбурки.

На границе «песчаник с высокой твердостью — песчаник» отмечается уменьшение Рш 3 и соответствующее увеличение мш, которое может привести к уменьшению частоты враще­ния забойного двигателя. Выбор режима бурения заключает­ся в уменьшении нагрузки на долото до значения Скопт, опре­деленного при предшествующем разбуривании песчаника, ана­логичного по своим петрофизическим характеристикам раз­буриваемому песчанику.

Дальнейший выбор режима бурения в течение рейса заключа­ется в повторениях операции по изменению осевой нагрузки на долото на границах пластов по правилам, описанным выше.

В практическом бурении переслаивающихся абразивных по­род различной твердости по мере износа долота, ввиду опере­жающего износа опоры долота (в большинстве случаев момент подъема долота для его замены вызывается износом его опо­ры), наблюдается тенденция уменьшения осевой нагрузки на долото бд, т. е. значение Ск в конце рейса превышает значение (7К в начале рейса. Данный факт объясняется возрастанием Мул по мере износа опоры, что в свою очередь предопределяет сни­жение осевой нагрузки на долото.

Величина подачи инструмента определяется главным обра­зом значением /Ц. д.

При разбуривании моментоемких пород увеличение подачи приводит к резким изменениям Мл и частоты вращения забой­ного двигателя п, что в свою очередь существенно уменьшает эффективность разрушения долотом забоя, и происходит увели­чение времени выбурки. Эффективное разбуривание глинистых пород целесообразно проводить путем создания незначительных изменений (подачи) значений (7К, близких к значению (7копт (ре­жим уменьшения подачи инструмента).

При разбуривании пород с меньшим Муй допускается увели­чение подачи, которое приводит к созданию режима бурения с увеличеннной (7,, что повышает эффективность разрушения до­лотом таких пород (уменьшение времени выбурки). Увеличение б’л при разбуривании песчаников не должно превышать границ области (7копт (режим увеличения подачи инструмента, показан­ный на рис. 7.5).

Величина подачи инструмента определяется также изно­сом долота. При увеличении износа опоры долота не реко­мендуется производить существенного увеличения подачи, т. к. это может привести к резкому уменьшению времени работы опоры долота.

Рекомендации, подаваемые при выборе режима бурения:

1. «Нагрузить до тормоза» — подается после приработки долота в начале рейса и в течение рейса, когда необходимо провести поиск режима бурения по методу заторможенной лебедки.

2. «Прекратить подачу» — подается после рекомендации 1, ко­гда отсутствует выбурка, для определения Ск опт по методу за­торможенной лебедки и для уменьшения нагрузки на долото без его отрыва при смене режима бурения.

3. «Приподнять над забоем» — подается после достижения за­боя, перед проведением приработки долота, для уменьшения нагрузки на долото с приподъемом его над забоем. Приподъем долота над забоем является достоверным при показаниях «над забоем» не менее 2 м.

4. «Уменьшить нагрузку на долото» — подается, когда увеличе­ние времени выбурки обусловлено переходом в породу с боль­шим Муа или износом опоры долота. Данная рекомендация мо­жет быть дополнена рекомендацией 2 или 3.

5. «Увеличить нагрузку на долото» — подается, когда увеличение времени выбурки обусловлено переходом в породу с большей твердостью Рш з и после окончания приработки долота.

6. «Уменьшить подачу» — подается на границе «песчаник — гли­нистая порода».

7. «Увеличить подачу» — подается на границе «глинистая поро­да — песчаник».

Поданная рекомендация должна быть зафиксирована на диа­грамме регистратора, где отмечается и факт невыполнения реко­мендации бурильщиком. ^

Таков развернутый алгоритм оперативных рекомендаций по выбору режима бурения и оптимизации процесса углубления скважины для горно-геологических и технологических условий эксплуатационного бурения в Западной Сибири.

Рациональная отработка долот заключается в контроле теку­щего износа долота с целью его учета при выборе оптимального режима бурения и в оперативном изменении режима бурения для предотвращения оставления элементов конструкции доло­та, а также в своевременном принятии решения по подъему долота для его замены по одному из критериев или по ком­плексу критериев.

Износ по вооружению заключается в частичном или полном разрушении элементов долота при его взаимодействии с забоем, шламом и возможным металлом (скарпом). Для долот с фрезеро­ванным зубом проявляется в уменьшении высоты и изменении конфигурации зуба, что приводит к увеличению контактной по­верхности 5К, для долот со вставным зубом — в частичном или полном сколе и выпадении зубьев из тела шарошки.

Учет износа вооружения долота при выборе режима бурения вызывается тем, что по мере износа вооружения происходит уве­личение 5К (для фрезерованного зуба), и для сохранения эффек­тивности разрушения забоя необходимо приложить большую нагрузку на долото (7., (см. формулу 7.3).

Износ по опоре заключается: в уменьшении размеров роли­ков и изменении конфигурации шариков подшипников опор, в выработке беговых дорожек, буртов подшипников опор; в разру­шении уплотнительного кольца маслонаполненных опор.

Из-за износа элементов опор или их разрушения под воздей­ствием нагрузки может произойти заклинка подшипника опоры шарошки долота, в результате чего прекращается перекатывание шарошки по забою. Если после снятия нагрузки на подшипник опоры за счет некоторого уменьшения осевой нагрузки на доло­то шарошка снова начинает вращаться, то момент прекращения вращения шарошки принято называть «подклинкой», а в случае невозобновления вращения — «заклинкой». Возможна подклин­ка (заклинка) одной или всех опор долота.

По мере износа опоры долота происходит увеличение Муд, однако в момент подклинки (заклинки) происходит резкое уве­личение Муд, которое при определенных нагрузках на долото может привести к остановке забойного двигателя (Мд > Мза).

Износ по диаметру происходит в результате абразивного воз­действия стенки скважины на корпус долота, что приводит к уменьшению диаметра долота и соответствующему уменьшению диаметра скважины («потеря диаметра»). Это может привести к непрохождению нового долота до забоя и его заклиниванию в призабойной части ствола скважины при спуске.

На практике контроль текущего износа долота сводится к уста­новлению факта опережающего износа опоры и определению момента появления подклинки или заклинки долота.

Опережающий износ опоры долота наблюдается во второй половине рейса и отмечается появлением подклинок, способ­ствующих увеличению износа вооружения.

Появление подклинки характеризуется резким увеличением Муа, что приводит к увеличению времени выбурки. По характе­ру проявления подклинка аналогична моменту, возникающему в процессе бурения, когда долото переходит границу «песча­ник — глинистая порода», — этот момент условно называется «литологическая подклинка». Изменение режима бурения в обоих случаях появления подклинок идентично.

Для определения причины, вызывающей появление подклин­ки, необходимо (рис. 7.6):

после появления подклинки (ПК,) уменьшить нагрузку (с при- подъемом долота над забоем), что приведет к определенному уменьшению времени выбурки;

после разбуривания глинистого пласта определить границу пе­рехода «глинистая порода — песчаник» — по уменьшению вре­мени выбурки;

после определения границы перехода плавно увеличить на­грузку бд до значения (7К, при которой осуществлялось бурение до появления подклинки.

Если при данном значении (7К произошло повторение (ПК2), то увеличение времени бурения на границе перехода «песча­ник — глинистая порода» вызвано износом опоры, и значение (7К, при котором снова произошла подклинка, является крити­ческим значением Ск кр, меньше которого значение Ск при буре­нии держать нецелесообразно.

Если при данном значении (7К не произойдет повторения подклин­ки, то увеличение времени выбурки было вызвано изменением типа породы — «литологической подклинкой» (рис. 7.5, а). Если уменьше­ние нагрузки на долото Сл после появления подклинки не приведет к существенному уменьшению времени выбурки, а через некоторое время при уменьшенной нагрузке снова происходит подклинка, то данное обстоятельство свидетельствует о возможной заклинке опоры долота (рис. 7.11 — ПК3 и ПК4 свидетельствуют о ЗК).

Дополнительный! признаком распознавания подклинок обоих ти­пов является характер изменения давленияласосов Рп в момент по­явления подклинки. Характер изменения Р„ определяется зависи­мостью АР=Д/г) применяемого забойного двигателя.

При бурении турбобурами А7ПЗ, А7ГТШ, А7Ш с характери­стикой АР=Дп), падающей к тормозу, появление подклинок всегда сопровождается резким уменьшением Д на величину 2—

3 МПа; при бурении винтовым забойным двигателем появление подклинки всегда сопровождается резким увеличением Рн на ве­личину, равную 2,5—4 МПа; при бурении турбобурами типа ЗТСШ1-195 или ЗТСШ1-195 ТЛ, имеющими характеристику АР = Ап) с постоянным перепадом давления, резкое уменьшение Рн в момент появления подклинки наблюдается не всегда.

Подаваемые рекомендации:

1. «Поднять над забоем и уменьшить нагрузку на долото» — подается при появлении подклинки опоры долота.

2. «Увеличить нагрузку на долото» — подается для определения типа подклинки и распознавания твердого пропластка.

Поданная рекомендация, как и факт ее невыполнения буриль­щиком, должна быть зафиксирована на диаграмме регистратора.

Определение момента подъема долота для его смены произво­дится с целью исключения возможности оставления элементов кон­струкции изношенного долота в скважине и для достижения опре­деленных технико-экономических показателей, приводящих к со­кращению (оптимизации) сроков строительства скважины.

Критериями для определения момента подъема долота являют­ся: проходка на долото — Ню время работы (стойкость) долота — Тю техническое состояние опоры долота, минимум стоимости мет­ра проходки — С, тШ, максимум рейсовой скорости — Кр|гах. Крите­рии Яд, 7’, являются статистическими критериями в отличие от расчетных критериев С, П1П1, Ур тах, определяемых по выражениям:

(7.4) (7.5)

у______

р Г + /

•* Л 1 *• 1><

с, =

(Гд + 4сп. о)С, + Са

где 4сп о — время вспомогательных операций в данном рейсе (наращивания, спуско-подъемные операции, про­мывка, подготовительно-заключительные работы к рейсу);

Рис. 7.7. Изменение критериев V, во времени

С, — стоимость часа работы буровой установки по зат­ратам, зависящим от времени ее работы, руб./ч;

Сд — оптовая цена долота данного типоразмера с уче­том порайонных надбавок снабженческих орга­низаций, руб.

В практическом бурении при определении момента подъе­ма долота часто наблюдаются ситуации, когда Ур, шх наступает значительно раньше минимума С,. Поэтому в условиях Запад­ной Сибири для определения момента подъема долота был предложен комплексный показатель [81] — «коэффициент эф­фективности»:

*эф=Кру-Яд. (7.6)

где Ур у — условная рейсовая скорость по нормативному времени спуско-подъемной операции для глу­бины залегания разбуриваемой пачки пород, м/ч.

*	Ь т	Ц МИН	^*1*0 НАИН	V" м/ч	Ква>. **/Ч
	юв	до	350	16.5	199?
	ИЗ	145	а«	19,1	2156
А	И®	141	961	1Я6	2314 ~
4.	145	170	зто	4«’9	2453
4	«1	174	374	го, 5	2629
«	135	102.	561	209	277в
7	1»	«О	390	на.	2930
6	♦4+	«7	397	н. ъ	3134
*		203	40»		3305
40.	»Я	*0	4Ю	*2,09	г^)
	т	по	420	217	31оо
11		»19	429	П4	Д274
«		*34	454	из	3280′
1«		2*0	440	11,13	згтз
		144	444	Н°в	32М
«	13»	1*Ь	446	Ирг	3374
п	131	tss	4«’	ясцй	3191

К ГС/С М1

(Павлица расчёта V,, и К»

«о па <50 туу аоо т ддо.

-5°—«-

Рис. 7.8. Пример определения момента подъема долота (турбо­бур ЗТСШ-195 ТЛ). Скв. 30558/1458, пл. Самотлорская

‘г-

/(РЯЖ) щ215,<5М1-ГВ

Износ долот ;Аа(Ш)

.’да

‘ Каф.

______ 130 яоо *ш

Зависимость

Кз®'{(4)

Физическая сущность ЛГэф заключается в том, что, если по­сле достижения максимума Ур у падение величины Ур у ком­пенсируется приростом На, бурение продолжается до того мо­мента, когда прирост На перестает компенсировать темп па­дения Ур у и ЛГэф достигает максимума (рис. 7.7). Критерий «максимум коэффициента эффективности Кэфтах» является рас­четным, определяемым во второй половине рейса, достиже­ние максимума КмЬ является критерием момента подъема до­лота для его замены.

Дополнительным критерием подъема долота является «ско­рость за последний час бурения» — Уп, определяемая как

(7.7)

где /0 — время осреднения, равное 1 часу.

Изменение Уп кш с глубиной с хорошим приближением ап­проксимируется выражением [82]

(7.8)

1в^Пхо,,——- 2 — 10-4Я+ 1,38.

Это обстоятельство позволяет установить граничные значе­ния Уп кон, обеспечивающие минимальную стоимость и время бурения скважины и не допускающие оставления шарошек на забое скважины. При этом

(7.9)

Практическая реализация методики отработки долот по кри­терию ^ кон может быть осуществлена на бланке отработки долот в координатах Гд (х) — #д (у) (рис. 7.14). Оператор периодически с интервалом времени в 0,5 ч наносит на бланк точки по показа­телям счетчиков «Время работы долота на забое» и «Проходка на долото», соединяя их плавной линией. На бланк заранее нано­сится линия ОС под углом у к оси времени:

п КОН *

(7-Ю)

Время работы долота определяется по достижении крите­рия (7.8)

Основной задачей при проводке скважины является сокра­щение сроков строительства, которое обусловливается в основ­ном уменьшением количества рейсов. Поэтому определение момента подъема долота для его замены является важной зада­чей оптимизации сроков строительства скважины.

Методика определения момента подъема долота включает комплексное использование всех критериев и состоит из не­скольких этапов:

1) проектный — планирование количества рейсов (долблений) на скважину. В начале процесса бурения (до начала бурения из — под кондуктора) планируется количество рейсов и предполагае­мые глубины проведения СПО на основе режимно-технологиче­ской карты, геолого-технического наряда на данную скважину и показателей бурения (средние и максимальные величины), дос­тигнутых при бурении предшествующих скважин на данном кусте, месторождении или районе;

2) основной — интервал бурения из-под кондуктора до плани­руемого предпоследнего рейса (долбления). Методика определе­ния момента подъема при бурении из-под кондуктора преду­сматривает комплексное использование критериев, обеспечиваю­щих достижение максимальных величин проходок превы­шающих планируемые проходки на долото, но при выполнении критерия «Минимум стоимости 1 м бурения — С,

В случае проведения исправительных работ в наклонном стволе необходимо спланировать для остального интервала количество рейсов. До начала предпоследнего рейса момент подъема опре­деляется с учетом возможного сокращения количества рейсов путем получения максимальных проходок

3) заключительный — проведение предпоследнего и последнего рейсов (долблений) скважины. На заключительном этапе опре­деление момента подъема в предпоследнем рейсе может прово­диться с учетом технического состояния долота в целях сокра­щения сроков строительства скважины.

Если данным рейсом невозможно достигнуть проектного за­боя, целесообразно при значительном снижении темпа углуб­ления (снижение из-за износа долота) произвести смену до­лота на новое, чтобы быстрее достигнуть проектного забоя сква­жины. При этом должен выполняться критерий «Минимум стои­мости» С, ,Л,,Л, для интервала, включающего в себя предпослед­ний и последний рейсы.

Однако на заключительном этапе также возможно продол­жение бурения после выполнения критерия С, с целью дос­тижения проектного забоя в данном рейсе, исходя из учета вре­мени работы долота Т, и максимальной проходки //., тах по ра­нее пробуренным скважинам в этом интервале, что также при­водит к сокращению сроков строительства скважины.

В процессе бурения через определенный временной и соот­ветствующий ему глубинный интервал проводят расчет значе­ний Ур у и А’эф.

С целью упрощения расчетов без снижения информативности рекомендуется следующая формула для расчета значений [79]:

К. у =б°- — ‘ — -[м/ч]> (711)

* и *спо

где Гц — время работы долота, снимаемое с показаний счетчика «Время циркуляции» станции ГТИ, мин;

г

4*5 1^0

Рис. 7.10. Пример определения момента подъема долота (турбо­бур ЗТСШ-195 ТЛ). Скв. 17932/838, пл. Самотлорская

Долоюо Ш 2.45,9 МС-Г&, юное долота В2ПЗК ^

бвисинсстъ

&ир=К&)

•л к « МИМ Ц‘*е*0 мим Гп. м/ч К*в. *Уч   1 V 5, 4. 5. 77Л т 783 . ?8в 793Г] 549 554 хг9 У?£ 749 і<4 “7Г9 766 772. 61,9 ЩУ илГ 473*6 46«Ю 4Ь470 48Ї40 *6 $50 *9000   б. Т ь 7« Л50 I 591′ 780 7М Г’т92. й* "бол   800 і ьоі 4&&0 4%Т60   О. ьо* ЮІ вол 46520   *0. 905 6«, 0<6 п, г. ♦76*0

ц, кгс/ЬіЛ

те ГОаьлица ^к’ мсч£т& м К*»

Тто — нормативное время спуска и подъема для дан­ной глубины, мин;

На — текущая проходка на долото с начала рейса, сни­маемая с показаний счетчика «Проходка на до­лото» станции ГТИ, м.

Расчет значений Кр у и К¥], необходимо начинать по достиже­нии 0,7 времени Ттт — минимального времени работы долота в Данном интервале. Значения Ур у и А^ф рассчитываются через

глубинный интервал АН, который соответствует количеству про­буренных метров за 10—15 минут времени работы долота. При ухудшении работы долота (снижение Уы) глубинный интервал соответственно уменьшается, например:

в данном рейсе на момент 0,7 Тпіт Ум была такова, что за 10— 15 минут в среднем проходили 5 м. Отсчеты со счетчиков «Про­ходка на долото», «Время циркуляции» и расчет ¥р у и Кэф про­водятся через ДН, равное 5 м. Затем по мере ухудшения процес­са бурения Уы стала такой, что за 10— 15 минут проходили в

г*$ ж — ‘ Н^СТС/СМ*’

«СО 47У 190 103 ио

Цопош Иг^с-ги, — нанос ропота б£п$>КСО

в-

7-

Диаграмма Ск*К^ и р*^ С*,)

Рис. 7.12. Пример определения момента подъема долота (турбобур А7ГТШ). Скв. 309/1Б, пл. Южно-Аганская

»1* ь м МИН мин Гп */ч Км»   «3 715 7,6 69$   X. 94 54* 741 -ГГ4   Л. 96 560 г#о 7.6 730   4 96 371 771 г, 6 ■7<Г~   ■Л ♦30 $94 У 94 <,4$)   1 4©а* 603 603 7,3- 7^0

Шаг. расчёта

:яииа а V« *

Ж

А/*»«.

— Т5Ь

— »0

ЬвМХМОСЯП. Ура > { ((.а / КЗ**«**)

среднем около 3 м. Следовательно, необходимо в дальнейшем проводить расчет Ур у и Кэф через ДЯ=Зм и т. д. до момента подъема долота.

В процессе бурения на полулогарифмическом бланке (ось у в линейном масштабе, ось х — в логарифмическом масштабе с мо­дулем 6,25 или 12,5) строятся зависимости Уру=ЛХ%) и Кэф =/!§).

На рис. 7.8—7.13 приводятся практические примеры опреде­ления момента подъема долот для различных сочетаний доло­то — забойный двигатель и различных глубин с определением износа долот (по коду ВНИИБТ).

«О Ї75 Ї90 305 220 135 «О ******1

Рис. 7.13. Пример определения момента подъема долота (шпгтовой забой­ный двигатель Д1-195). Скв. 7222/23Б, пл. Покачевская

*1 «/• ь, 4 Ч ммч V*«». ИМ */ч К*о. и1/ч   1 І17 еоо 1090 11,9   г 2Л9 мг 1СЛТ 11,0 3*14   л 121 ео* ІІОІ іг. о 2692   4. 233 1110 іа-,1 2698   Я ш *17 12.1 гтіа   *. ЗІ7 923 11ІЗ Гі№ 2746   7. 952 1151 їм І277І )   8. 22^4 943 1145 11/05 П(Л   9 »я* 1Ї5І 11.0 гиь   10. ІЗСи <41 11*1 11.9 1739   11. 231,0 945* 11й5 11,9 2749   а. гид 9 ТІ 1411 И? 276 5   «э г» 97в 117* її, а 2 749

-*Ск, п)с таблица РвСЧЕШО V-, И Ка

Долото Ш 215,9 из-гну, износ долота С(60)п£д(1)

Зависимость

Рекомендация «Подъем долота» — подается после определе­ния момента подъема долота для его смены по методике ком­плексного использования критериев, или когда техническое со­стояние опоры долота исключает возможность дальнейшего бу­рения (подклинка опоры долота в течение определенного време­ни в зависимости от типа забойного двигателя или заклинка опор). На рис. 7.15 и 7.16 показаны последовательность и алгоритм ра­циональной отработки долот.

Внедрение в практику работ партий ГТИ прибора ИРД по­зволяет использовать данные виброакустики и для управления

Рис. 7.14. Бланк отработки долот

режимом турбинного бурения. На рис. 7.20 показан пример по­иска оптимального режима по данным ИРД, а на рис. 7.21 — пример бурения по показаниям ИРД с целью поддержания оп­тимальных оборотов турбобура. Результаты бурения по показа­ниям ИРД дают увеличение скорости проходки на 20—25% и проходки на долото на 30—35% против результатов бурения без ИРД в сопоставимых условиях.

Реализация оперативных рекомендаций по выбору режима бу­рения и оптимизации отработки долот в практике проведения ГТИ в Западной Сибири позволили, наряду с другими организа — ционно-технологическими мероприятиями, коренным образом изменить за последние годы технико-экономические показатели буровых работ.

Большинство рекомендаций, отработанных в Западной Си­бири для условий турбинного бурения, могут с успехом ис­пользоваться и для роторного бурения в других горно-геоло-

Накопленный м&сокь &аннык	———	Построение проектной) графика, бурения	Оперативная информация по долблению
I
Выбор типа долота по критерию тех Уру Н)			Приработка долота

-4

Г

Прогноз показателей работы долота (Т, — 3-.)	Выбор рациональной нагрузки методом отсутствия подачи

Фактические данные на конец долбления

Прогнозные Н|,Т|,А, Умт, Н|<Т| I

Фактические данные по ~- Н,.Т, Уит, У. во аремсниі

Повторение

поиска

т	Данные за Т,-3,
Изменение Уі на 30-35*/. Наличие полклинок[ П0Укр, Р I
Построение
Построение V.-# (Т,)
Сравнение

УкЮм/ч (V,« V.««:

Критерии сравнения Н,,Т,.У.,Н,-Т, и т. п.

її 3′ кратные |! подклинки при І * 15 МИМ,

Выбор критерия подъёма

Поиск не Эффективен

яті УруН;

Внимание!

_Ц

Подъём!

Г

Обмер долота

г

Рис. 7.15. Последовательность отработки долот

гических условиях. Так, метод «Заторможенной лебедки» на 3—

4 скоростях вращения ротора позволит за 5—6 минут найти оп­тимальное сочетание скорости вращения и нагрузки для кон­кретного участка разреза, а дополнительное использование ин­формации о крутящем моменте на роторе позволит определять сработку долота по опоре и изменение моментоемкости горных пород. Непосредственное же измерение скорости вращения ротора позволит использовать все алгоритмы, разработанные для турбинного бурения.

Рекомендации по поддержанию свойств ПЖ в процессе буре­ния сводятся к определению обваливания и осыпания пород и предотвращению этого явления, а также к определению опти­мальной плотности ПЖ при вскрытии пластов-коллекторов по поведению кривой суммарных газопоказаний.

Обваливание и осыпание приводят к повышению Р„ в про­цессе бурения, появлению на виброситах большого количе­ства песка и крупных обломков пород (до 100 мм в попереч­нике), а также к увеличению Ск при подъеме бурильной ко­лонны. При наличии на устье плотномера объемного типа начало обвалообразования фиксируется по увеличению объ­емной плотности.

Заметное повышение Р„ на 2,0—5,0 МПа в процессе буре­ния, резкое увеличение количества шлама на виброситах по истечении времени отставания (для глубины, соответствую­щей моменту резкого возрастания Рп) и увеличение Ск после приподъема долота над забоем, по сравнению с величиной (7К предшествующего приподъема, свидетельствуют о начале об­валивания или осыпания.

Резкое повышение Рт сопровождающееся прекращением цир­куляции, свидетельствует об интенсивном обваливании, приво­дящем к перекрытию затрубного пространства.

Появление признаков начала обваливания или осыпания сви­детельствует о нарушении технологии проводки скважины и о необходимости привести параметры ПЖ в соответствие с режим — но-технологической картой. В случае продолжения процесса об­валивания или осыпания рекомендуется перейти на режим с уменьшенным расходом ПЖ.

В случае интенсивного обваливания необходимо попытаться поднять бурильную колонну выше интервала обваливания.

Рекомендация «Обваливание стенок скважины» подается сразу после определения начала обваливания или осыпания стенок скважины.

Рис. 7.16. Алгоритм отработки долот

Зачастую из-за боязни нефтегазопроявленш> плотность ПЖ выдерживается значительно большей безопасной плотности вскрытия продуктивных нефтегазоносных пластов, что отрица­тельно влияет на темп углубления скважины из-за снижения Уы по причине высокого дифференциального давления АРдиф.

Понимание механизма обогащения газом ПЖ прй вскрытии продуктивных газонефтенасыщенных пластов [81] позволяет в определенной степени регулировать плотность ПЖ, сохраняя условие безопасности Р^Р^ и в то же время позволяя бурить с минимальным значением АРшф, что обеспечивает высокие тех­нологические показатели в процессе бурения.

Если после вскрытия продуктивного пласта зафиксирован только освобожденный газ (газопоказания первого типа), то не­обходимо против пласта произвести 3—4-кратное свабирование при прекращении циркуляции путем подъема долота от пласта вверх на величину 6—8 м. Если после возобновления циркуля­ции газопоказания будут оставаться на уровне фона или незна­чительно (в 1,5—2 раза) превышать фон, то можно незначительно снизить плотность ПЖ до величины, при которой при свабиро — вании появляются аномалии, превышающие фоновые газопо­казания не более чем в 3—4 раза.

Наоборот, если после вскрытия продуктивного пласта зафик­сирован пластовый газ (газопоказания второго типа), то это сви­детельствует о нарушении условия безопасности, т. е. Рзаб < Рш, поэтому необходимо плавно увеличивать плотность ПЖ до ис­чезновения газопроявления пласта.

Знание механизма обогащения ПЖ газом и оперативное оп­ределение типа газопоказаний позволяет грамотно рекомендо­вать изменение плотности ПЖ, гарантируя безопасность про­водки скважины и высокие технико-экономические показатели бурения.

Наряду с суммарными газопоказаниями, критерием выбора нужной плотности ПЖ служат сами значения плотности ПЖ, определенные объемным методом на входе в скважину и на выходе из нее.

Рекомендации по предотвращению аварийных ситуаций. Этот раздел рекомендаций включает в себя:

1. Определение обрыва и слома бурильной колонны.

2. Определение промыва бурильной колонны.

3. Определение промыва поршня насоса.

4. Предупреждение прихвата бурильной колонны.

5. Предупреждение газонефтепроявлений.

6. Определение участков сужения ствола скважин.

7. Контроль долива скважины при подъеме бурильной колонны.

8. Контроль момента на машинном ключе при спуске колонны.

9. Контроль скорости спуска бурильной и обсадной колонн.

10. Контроль глубины спуска обсадной и бурильной колонн.

Методики выдачи рекомендаций по предотвращению аварий­ных ситуаций достаточно подробно рассмотрены в целом ряде публикаций [79, 81, 82] и здесь не рассматриваются. Следует лишь отметить, что появление на борту ИИС ГТИ микропроцессор­ной техники позволяет автоматизировать процесс распознава­ния предаварийных и аварийных ситуаций как по известным ал­горитмам, так и с применением новых первичных преобразова­телей, в том числе приближенных к забою (в комплекте телемет­рических забойных систем), что существенно повышает их ин­формационную ценность.

Комментарии запрещены.